学术会议
内燃机典型工况下热扩散与湍流效应对氢气燃烧爆轰倾向的机制研究
张家博* Minh Bau Luong Hong G. Im 黄震

分会场

高效清洁燃烧

摘要

本文结合详细化学反应机理,采用二维和三维直接数值模拟方法(DNS),在内燃机典型低温和高温条件下,探究了热扩散和湍流对化学计量比氢气/空气混合物爆轰倾向的影响机制。通过变化均方根温度波动T'、温度和速度波动的最具能量长度尺度lT和le,以及湍流速度波动u',进行了详细的参数研究。为确定燃烧模式,采用了谐振参数ξ和反应活性参数ε这两个无量纲参数。结果表明,由于热扩散的显著影响,温度梯度场在主点火之前经历了快速耗散,导致了谐振参数ξ的减小和反应活性参数ε的增加。这一现象在具有较长点火延迟时间的较低初始温度下尤为明显。由于ξ的减小和ε的增加,这些工况表现出较弱的爆轰倾向性 — 它们的点火模式从缓燃向爆轰的转捩(DDT)转变为自发着火。此外,强湍流,比如具有较快混合时间尺度τig/τt或更大的长度尺度le/lT,会增强热耗散效应,从而有效降低温度梯度水平,并改变爆轰倾向性。

关键词

氢气;爆轰;热扩散;湍流;直接数值模拟

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